Difference between revisions of "Matrix - Ultrasonic Ranger/zh"

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(→‎工作原理)
(→‎连接NanoPC-T2)
 
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[[File:UltrasonicRanger01.png|thumb|Ultrasonic Ranger01]]
 
[[File:UltrasonicRanger01.png|thumb|Ultrasonic Ranger01]]
 
* 模块Matrix-Ultrasonic_Ranger用于超声波测距。
 
* 模块Matrix-Ultrasonic_Ranger用于超声波测距。
−
* 利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。主要可以用于测量距离、温度测量、高亮度测量。
+
* 利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，主要可以用于测量距离。
  
 
==特性==
 
==特性==
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==工作原理==
 
==工作原理==
 
* 经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。
 
* 经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。
−
* 向模块发送一个高定平信号使其开始测距，模块测距完毕后会回复一个表示时间值的高电平，该高定平的时间长度就是超声波在空气中运行的时间。按照测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2就可以算出超声波到障碍物的距离。
+
* cpu向模块Matrix-Ultrasonic_Ranger发送一个高定平信号使其开始测距，模块测距完毕后会回复一个表示时间值的高电平，该高定平的时间长度就是超声波在空气中运行的时间。按照测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2就可以算出超声波到障碍物的距离。
 
[[File:Ultrasonic Ranger.png|thumb|matrix Ultrasonic Ranger]]
 
[[File:Ultrasonic Ranger.png|thumb|matrix Ultrasonic Ranger]]
  
−
==下载Matrix源码==
+
==硬件连接==
−
Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git <br>
+
===连接NanoPi NEO/NanoPi NEO Air===
−
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。<br>
+
NanoPi M1和NanoPi NEO以及NanoPi NEO Air的前24Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，并且使用同一份代码。<br>
−
*matrix-nanopi分支包含了Matrix对NanoPi的支持；
+
−
*matrix-tiny4412分支包含了Matrix对Tiny4412的支持；
+
−
*matrix-raspberrypi分支包含了Matrix对RaspberryPi的支持；
+
  
−
在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例
+
参考下图连接模块：<br>
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_NEO.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_NEO]]
−
$ sudo apt-get install git
+
−
</syntaxhighlight>
+
  
−
克隆Matrix配件代码仓库
+
连接说明：
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
{| class="wikitable"
−
$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git
+
|-
−
</syntaxhighlight>
+
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPi NEO
−
克隆完成后会得到一个matrix目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。
+
|-
 +
|S    || Pin7
 +
|-
 +
|V    || Pin4
 +
|-
 +
|G    || Pin6
 +
|}
  
−
==与NanoPi连接使用==
+
===连接NanoPi M1===
−
===准备工作===
+
参考下图连接模块：<br>
−
在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。参考wiki：[[NanoPi/zh|NanoPi]]
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m1.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m1]]
  
−
===硬件连接===
+
连接说明：
−
*参考下图连接模块 Matrix - Ultrasonic Ranger 和NanoPi <br>
+
−
[[File:ur&NanoPi.png|frameless|400px|NanoPi+ur]]
+
−
*连接说明：
+
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix-Sound_Sensor || NanoPi
+
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPi M1
 
|-
 
|-
−
|S   || Pin7
+
|S   || Pin7
 
|-
 
|-
 
|V    || Pin4
 
|V    || Pin4
 
|-  
 
|-  
−
|G   || Pin6
+
|G   || Pin6
 
|}
 
|}
  
−
===编译测试程序===
+
===连接NanoPi 2===
−
进入Matrix代码仓库，切换到matrix-nanopi分支
+
参考下图连接模块：<br>
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_2.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_2]]
−
$ cd matrix
+
−
$ git checkout matrix-nanopi
+
−
</syntaxhighlight>
+
  
−
编译Matrix配件代码
+
连接说明：
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
{| class="wikitable"
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
+
|-
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
+
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPi 2
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install
+
|-
−
</syntaxhighlight>
+
|S    || Pin7
−
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。<br>
+
|-
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-Ultrasonic Ranger对应的测试程序为matrix-Ultrasonic Ranger。<br>
+
|V    || Pin4
 +
|-  
 +
|G    || Pin6
 +
|}
  
−
===运行测试程序===
+
===连接NanoPi M2 / NanoPi 2 Fire===
−
拷贝库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上
+
NanoPi M2和NanoPi 2 Fire的40 Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，这里仅以NanoPi M2为例。<br>
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
参考下图连接模块：<br>
−
$ cp install/bin/* nanopi_rootfs/bin/
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m2.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m2]]
−
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d
+
−
</syntaxhighlight>
+
  
−
然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Ultrasonic Ranger的测试程序 <br>
+
连接说明：
−
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。
+
{| class="wikitable"
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
|-
−
$ matrix-Ultrasonic Ranger
+
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPi M2
−
</syntaxhighlight>
+
|-
 +
|S    || Pin7
 +
|-
 +
|V    || Pin4
 +
|-
 +
|G    || Pin6
 +
|}
  
−
===代码展示===
+
===连接NanoPi M3===
−
<syntaxhighlight lang="c">
+
参考下图连接模块：<br>
−
int main(int argc, char ** argv)
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m3.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m3]]
−
{
+
−
    int distance = -1;
+
  
−
    int pin = GPIO_PIN1;
+
连接说明：
 +
{| class="wikitable"
 +
|-
 +
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPi M3
 +
|-
 +
|S    || Pin7
 +
|-
 +
|V    || Pin4
 +
|-
 +
|G    || Pin6
 +
|}
  
−
    if (Hcsr04Init(pin) == -1) {
+
===连接NanoPC-T2/NanoPC-T3===
−
        printf("Fail to init hcsr04\n");
+
由于NanoPC-T2跟NanoPC-T3的引脚是一样的，所以连接方式是一样的，这里仅以T2为例，参考下图连接模块：<br>
−
    }
+
[[File:Matrix-Ultrasonic_Ranger_NanoPC-T2.jpg|frameless|600px|Matrix-Ultrasonic_Ranger_NanoPC-T2]]
−
    if (Hcsr04Read(&distance) != -1) {
+
−
        printf("Get distance: %3d cm\n", distance);
+
−
    } else {
+
−
        printf("Faid to get distance\n");
+
−
    }
+
−
    Hcsr04DeInit();
+
−
    return 0;
+
−
}
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
==与Tiny4412连接使用==
+
−
===准备工作===
+
−
参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。<br>
+
−
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。
+
  
−
===硬件连接===
 
−
参考下图连接模块Matrix-Ultrasonic Ranger和Tiny4412 <br>
 
−
[[File:ur&tiny4412.png|frameless|400px|tiny4412+ur]]
 
−
<br>
 
 
连接说明：
 
连接说明：
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix- Ultrasonic Ranger || Tiny4412
+
|Matrix-Ultrasonic_Ranger || NanoPC-T2
 
|-
 
|-
−
|S   || GPIO1 S
+
|S   || Pin15
 
|-
 
|-
−
|V    || GPIO1  5V
+
|V    || Pin29
 
|-  
 
|-  
−
|G   || GPIO1 GND
+
|G   || Pin30
 
|}
 
|}
  
−
===编译测试程序===
+
==编译运行测试程序==
−
进入Matrix代码仓库，切换到matrix-tiny4412分支
+
启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ cd matrix
+
$ apt-get update && apt-get install git
−
$ git checkout matrix-tiny4412
+
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 +
克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。
  
−
编译Matrix配件代码
+
编译并安装Matrix：
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
+
$ cd matrix
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
+
$ make && make install
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install
+
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。<br>
 
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-Ultrasonic Ranger对应的测试程序为matrix-Ultrasonic Ranger。
 
  
−
===运行测试程序===
+
运行测试程序：
−
拷贝库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上
+
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ cp install/bin/* tiny4412_rootfs/bin/
+
$ matrix-ultrasonic_ranger
−
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d
+
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
 
+
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。<br>
−
然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Ultrasonic Ranger的测试程序 <br>
+
运行效果如下：<br>
−
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。
+
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ matrix-Ultrasonic Ranger
+
The distance is  24 cm
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 +
将超模波模块的正面对准待测距物体，测距完毕后程序会打印距离值。
  
−
===代码展示===
+
==代码说明==
 +
所有的开发板都共用一套Matrix代码，本模块的测试示例代码为matrix-ultrasonic_ranger，内容如下:
 
<syntaxhighlight lang="c">
 
<syntaxhighlight lang="c">
−
#include <stdio.h>
 
−
#include <unistd.h>
 
−
#include "libfahw.h"
 
−
 
 
int main(int argc, char ** argv)
 
int main(int argc, char ** argv)
 
{
 
{
 
     int distance = -1;
 
     int distance = -1;
 +
    int pin = GPIO_PIN(7);
 +
    int board;
  
−
     int echoPin = TINY4412_GPIO_PIN1;
+
     if ((board = boardInit()) < 0) {
−
     int triggerPin = TINY4412_GPIO_PIN2;
+
        printf("Fail to init board\n");
−
 
+
        return -1;
−
     if (Hcsr04Init(echoPin, triggerPin) == -1) {
+
     }
 +
    if (board == BOARD_NANOPI_T2)
 +
        pin = GPIO_PIN(15);
 +
   
 +
    system("modprobe "DRIVER_MODULE);
 +
     if (Hcsr04Init(pin) == -1) {
 
         printf("Fail to init hcsr04\n");
 
         printf("Fail to init hcsr04\n");
 +
        goto err;
 
     }
 
     }
−
 
+
     if (Hcsr04Read(&distance) != -1) {
−
     if (Hcsr04Read(&distance)==0 && distance != -1) {
+
         printf("The distance is %3d cm\n", distance);
−
         printf("Get distance: %3d cm\n", distance);
+
 
     } else {
 
     } else {
 
         printf("Faid to get distance\n");
 
         printf("Faid to get distance\n");
 
     }
 
     }
 
     Hcsr04DeInit();
 
     Hcsr04DeInit();
 +
err:
 +
    system("rmmod "DRIVER_MODULE);
 +
   
 
     return 0;
 
     return 0;
 
}
 
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
 
+
API说明参考维基：[[Matrix API reference manual/zh|Matrix API reference manual]] <br>
−
==与RaspberryPi连接使用==
+
−
 
+
−
==与Arduino连接使用==
+
  
 
==相关资料==
 
==相关资料==

Latest revision as of 09:11, 10 November 2016

English

1 介绍

Ultrasonic Ranger01
  • 模块Matrix-Ultrasonic_Ranger用于超声波测距。
  • 利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，主要可以用于测量距离。

2 特性

  • 5V供电
  • 5cm-300cm，精度1cm
  • 单根gpio操作
  • PCB尺寸（mm）：20x40

超声波PCB

  • 引脚说明:
名称 描述
S GPIO
V 电源5V
G 地

3 工作原理

  • 经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。
  • cpu向模块Matrix-Ultrasonic_Ranger发送一个高定平信号使其开始测距，模块测距完毕后会回复一个表示时间值的高电平，该高定平的时间长度就是超声波在空气中运行的时间。按照测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2就可以算出超声波到障碍物的距离。
matrix Ultrasonic Ranger

4 硬件连接

4.1 连接NanoPi NEO/NanoPi NEO Air

NanoPi M1和NanoPi NEO以及NanoPi NEO Air的前24Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，并且使用同一份代码。

参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_NEO

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPi NEO
S Pin7
V Pin4
G Pin6

4.2 连接NanoPi M1

参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m1

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPi M1
S Pin7
V Pin4
G Pin6

4.3 连接NanoPi 2

参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_2

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPi 2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

4.4 连接NanoPi M2 / NanoPi 2 Fire

NanoPi M2和NanoPi 2 Fire的40 Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，这里仅以NanoPi M2为例。
参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m2

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPi M2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

4.5 连接NanoPi M3

参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_nanopi_m3

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPi M3
S Pin7
V Pin4
G Pin6

4.6 连接NanoPC-T2/NanoPC-T3

由于NanoPC-T2跟NanoPC-T3的引脚是一样的，所以连接方式是一样的，这里仅以T2为例，参考下图连接模块：
Matrix-Ultrasonic_Ranger_NanoPC-T2

连接说明：

Matrix-Ultrasonic_Ranger NanoPC-T2
S Pin15
V Pin29
G Pin30

5 编译运行测试程序

启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库： 

$ apt-get update && apt-get install git
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。

编译并安装Matrix： 

$ cd matrix
$ make && make install

运行测试程序： 

$ matrix-ultrasonic_ranger

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：

The distance is  24 cm

将超模波模块的正面对准待测距物体，测距完毕后程序会打印距离值。

6 代码说明

所有的开发板都共用一套Matrix代码，本模块的测试示例代码为matrix-ultrasonic_ranger，内容如下: 

int main(int argc, char ** argv)
{
    int distance = -1;
    int pin = GPIO_PIN(7);
    int board;
 
    if ((board = boardInit()) < 0) {
        printf("Fail to init board\n");
        return -1;
    }
    if (board == BOARD_NANOPI_T2)
        pin = GPIO_PIN(15);
 
    system("modprobe "DRIVER_MODULE);
    if (Hcsr04Init(pin) == -1) {
        printf("Fail to init hcsr04\n");
        goto err;
    }
    if (Hcsr04Read(&distance) != -1) {
        printf("The distance is %3d cm\n", distance);
    } else {
        printf("Faid to get distance\n");
    }
    Hcsr04DeInit();
err:
    system("rmmod "DRIVER_MODULE);
 
    return 0;
}

API说明参考维基：Matrix API reference manual

7 相关资料

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